安徽省生态区生态环境状况的评价研究
2018-08-15钱贞兵戴晓峰
钱贞兵， 戴晓峰， 陈 超， 徐 升
(安徽省环境监测中心站， 合肥 230071)
安徽处于南北过渡带，根据地理地貌特征划分为淮北与沿淮平原生态区、江淮丘陵岗地生态区、皖西山地生态区、沿江平原生态区和皖南山地丘陵生态区共5大生态区[1]。2004年安徽省人民政府在印发的《安徽生态省建设总体规划纲要》中，明确了每个生态区的区域位置、主要环境问题、生态建设与保护重点、经济社会发展方向。目前的生态环境评价方法虽多，但因局限性较大，还没有对安徽的生态区进行过生态环境状况评价。本文参考《生态环境状况评价技术规范》(HJ192-2015)[2]，在对2011年和2015年安徽省全部县区进行生态环境状况评价的基础上，运用统计学方法，评价各生态区的生态环境状况变化情况，并找出导致研究年份间变化的原因，为环境管理提供决策支持。
1 研究背景
1.1 研究区域概述
安徽位于中国大陆东部，属于华东地区，介于东经114°54′～119°37′，北纬29°41′～34°38′之间，安徽南北长、东西窄，纬向跨度大，由北向南气候依次变化。长江、淮河将全省自然划分成3部分。按照地理地貌划分，安徽可分为淮北平原区、江淮丘陵区、大别山区、沿江平原区和皖南山区5个自然地理区。皖南地区以高山为主，最高海拔1864.8 m。江淮之间为皖中丘陵、其西部为大别山区，海拔均在1000 m以上；东部为低矮丘陵，海拔由700 m递减到60 m；最东部又陡增到300 m。皖北地区为平原，海拔一般在20～40 m。安徽省特殊的地理位置使得不同生态区间生态环境状况差别比较大，其区域位置和区域特点见表1[3-4]。
1.2 生态评价研究概述
生态环境是人类赖以生存的基础，由于生态环境的多尺度性和复杂性特点，不同行业和部门对生态环境关注的角度和侧重点不同。目前生态环境评价主要有生态环境状况评价、生态承载力评价、生态系统健康评价、生态足迹评价、生态风险评价、生态敏感性评价、生态安全评价、生态脆弱性评价和生态系统完整性评价等。由于各种评价方法在数据可获得性、可操作性等方面原因，许多生态环境评价适用性受到很大限制[5-12]。环保部门为加强生态环境保护，评价我国的生态环境状况及变化趋势，在试行10年后，于2015年发布《生态环境状况评价技术规范》(HJ/T 192-2015)，该技术规范适用于省域、县域等生态环境状况评价，但其评价也因地域基础资料难以获取等原因，使得其在生态区评价方面受到限制。
表1 各生态区区域位置和区域特点表
2 评价方法
参考《生态环境状况评价技术规范》对安徽省各县区进行评价，结合统计学相关理论，首次尝试对安徽省生态区进行评价，力求较准确表述安徽省5个生态区的生态环境状况，反映5年来的生态变化趋势，并发现导致研究年份间变化的原因。
2.1 方法设计
2.1.1 县域环境状况评价
1)EI指数计算。参考了《生态环境状况评价技术规范》，获取安徽省78个县区(每个市的区合并为一个进行统计)的生态环境状况数据，计算出县区的生态环境状况指数(Ecological index， EI)，计算方法为：生态环境状况指数=0.35×生物丰度指数+0.25×植被覆盖指数+0.15×水网密度指数+0.15×(100-土地胁迫指数)+0.10×(100-污染负荷指数)[13-14]。
2)环境状况的分级。根据生态环境状况指数，将生态环境状况分为5级，即优(EI≥75)、良(55≤EI<75)、一般(35≤EI<55)、较差(20≤EI<35)和差(EI<20)。
2.1.2 生态区环境状况评价
1)评价方法。依据表1将78个县区按照生态区所属区域进行归类(当县区跨两种及以上类型时，以该县区主导类型进行生态区划分)，按照5个生态区分出5组数列，进行统计分析，评价生态区生态环境状况及变化趋势。
2)统计分析方法。采用SPSS 22.0中配对样本t检验，确定不同生态区EI值在2011年和2015年的差异性，统计检验的显著水平设为P<0.05[15-16]。
3)综合评价。结合5个生态区数列中县区的EI值评价分析方法和统计分析方法，判别2011年至2015年5个生态区生态环境状况的变化趋势，找出导致研究年份间变化的原因。
2.2 评级数据来源
生态环境状况评价中的土地利用/覆盖数据来源于Landsat-8 OLI卫星影像的解译成果；NDVI数据来源于NASA官网中MOD13的NDVI数据；环境背景数据(水资源量、降水等)、环境统计数据、土壤侵蚀数据和社会与经济等数据来源于安徽省统计年鉴和部门统计数据。
3 评价结果与分析
根据评价方法要求，利用年度的遥感解译获取区域土地利用/覆盖类型的分布位置和面积，采用部门的统计数据获取土壤侵蚀、水资源量、降水量、环境统计等数据，按照特定的评价体系计算出5个二级指数和生态环境状况指数。
生态区中2011年和2015年各县区分指数值统计结果见表2。
按照评价方法，计算出出全部县区2011年和2015年的EI值，并按照生态区分类统计，结果见表3。
表2 生态区中2011年和2015年各县区分指数值统计
表3 生态区中2011年和2015年各县区EI值统计
从5个生态区的县区EI分布区间和评价等级可以看出，安徽省的各县区的评价等级分布于“优”、“良”和“一般”3个等级，没有出现“较差”与“差”等级，其中2011年31.8%为优，69.2%为良；2015年29.5%为优，69.2%为良，1.3%为一般，安徽各县区总体生态环境状况相对较好。从分布情况来看，各生态区生态环境状况优劣排列为：皖南山地丘陵生态区>皖西山地生态区>沿江平原生态区>江淮丘陵岗地生态区>淮北与沿淮平原生态区。
采用SPSS 22.0中配对样本t检验，对2011年和2015年不同生态区EI的差异性进行分析，比较结果见表4。
表4 安徽省5个生态区2011和2015年EI均值及年际比较
通过表4可以看出：淮北与沿淮平原生态区2015年EI显著高于2011年(t值为-2.994，P=0.007<0.05)；江淮丘陵岗地生态区EI在2011年和2015年间没有显著差异(t值为0.455，P=0.655)；皖西山地生态区2015年EI显著高于2011年(t值为-6.328，P=0.001<0.05)；沿江平原生态区EI在2011年和2015年间没有显著差异(t值为0.296，P=0.772)；皖南山地丘陵生态区2015年EI显著高于2011年(t值为-5.420，P=0.000<0.05)。
通过对2011年和2015年各生态区数据的统计分析，可以看出皖南山地丘陵生态区、皖西山地生态区、淮北与沿淮平原生态区生态环境状况变好趋势，沿江平原生态区、江淮丘陵岗地生态区无明显变化。
为了进一步找出导致各生态区变化结果的原因，对2011年和2015年的5个二级指数采用SPSS 22.0中配对样本t检验，检验结果见表5。
从统计结果可以看出，各生态区的5个二级指数中，水网密度指数和土地胁迫指数2015年均显著高于2011年。通过对基础数据的分析，可以发现水网密度指数的整体增高的原因为2015年的安徽省水资源量整体较高，土地胁迫指数的整体增高与近些年来城镇化率加速有关，各区域的建设用地均在增加；生物丰度指数的统计结果显示，江淮丘陵岗地生态区的2015年均显著低于2011年，与该区域建设用地大幅增加有关，其他生态区在2011年和2015年间没有显著差异；植被覆盖指数的统计结果显示，皖西山地生态区和皖南山地丘陵生态区的2015年均显著高于2011年，这表明这两个区域植被覆盖程度有所提高；沿江平原生态区的2015年均显著低于2011年，这表明该区域植被覆盖程度有所降低；其他生态区在2011年和2015年间没有显著差异。污染负荷指数的统计结果显示各生态区在2011年和2015年间没有显著差异。
表5 安徽省5个生态区2011和2015年生态环境状况指数分指数年际比较
“-”表示指数值显著减小，“+”表示指数值显著增大
4 结论
本文以安徽省5大生态区为研究对象，参考环保部门对县域生态环境状况评价的相关技术规范，对2011年和2015年安徽省全部县区生态环境状况进行评价；运用统计学方法，评价各生态区的生态环境状况变化情况，并找出导致研究年份间变化的原因。
通过对5大生态区生态环境状况的评价分析，取得以下结论：1)安徽省5个生态区生态环境状况优劣顺序为：皖南山地丘陵生态区>皖西山地生态区>沿江平原生态区>江淮丘陵岗地生态区>淮北与沿淮平原生态区。2)通过对2011年和2015年各生态区数据的统计分析，结果表明皖南山地丘陵生态区、皖西山地生态区、淮北与沿淮平原生态区生态环境状况变好趋势，沿江平原生态区、江淮丘陵岗地生态区无明显变化。3)为了进一步找出导致各生态区变化结果的原因，对不同生态区研究年份间的5个二级指数值进行统计学分析，结果表明：①生物丰度指数除江淮丘陵岗地生态区的2015年均显著低于2011年，其他生态区在2011年和2015年间没有显著差异，显著变化与该区域建设用地大幅增加有关；②植被覆盖指数的统计结果显示，皖西山地生态区和皖南山地丘陵生态区的2015年均显著高于2011年，沿江平原生态区的2015年均显著低于2011年，其他生态区在2011年和2015年间没有显著差异；③水网密度指数2015年均显著高于2011年，通过对基础数据的分析得出导致显著性差异的主要原因为2015年水资源量较2011年增加较多；④土地胁迫指数2015年均显著高于2011年，通过对基础数据的分析得出导致显著性差异的主要原因为是建城区的扩张，建设用地的大幅增加；⑤污染负荷指数的统计结果显示各生态区在2011年和2015年间没有显著差异。
本研究尝试着对跨度为5年的安徽省5个生态区生态环境状况进行分析研究，初步掌握了这5个生态区的生态环境变化趋势。通过对分指数的进一步研究，发现了建设用地的增加、植被覆盖的增减对不同功能区生态环境的影响较大。但要获得更加准确的各生态区的变化趋势，还需要增加研究的年份，对各生态区进行长期的分析研究。
